工業(yè)分析第七章工業(yè)用水和工業(yè)污水分析水質(zhì)分析

工業(yè)分析第七章工業(yè)用水和工業(yè)污水分析水質(zhì)分析第1頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四1概述水是生物生長和生活所必需的資源，人類生活離不開水。地球上總水量為1.37×１09km3，其中海洋占97.3%，淡水占2.7%，可利用的淡水僅占1%還不到。在工業(yè)生產(chǎn)中，也需要用到大量的水，主要用作溶劑、洗滌劑、冷卻劑、輔助材料等。水的質(zhì)量的好壞，對于人們的生活以及工業(yè)生產(chǎn)等都有直接的影響，必須經(jīng)過分析檢驗。第2頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四1.1水的分類

水可以分為天(自)然水、生活用水和工業(yè)用水。自然界的水稱為天然水。天然水有雨水、地面水(江、河、湖水)、地下水(井水、泉水)等，因為在自然界中存在，都或多或少地含有一些雜質(zhì)，如氣體、塵埃、可溶性無機(jī)鹽等，如礦泉水中含有多種微量元素。

人們?nèi)粘Ｉ钪兴褂玫乃Q為生活用水。對生活用水的要求，主要是不能影響人類的身體健康，因此應(yīng)檢驗分析一些有害元素的含量，對其含量都有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，不能超標(biāo)。如F-的含量，正常情況下應(yīng)為0.5~1.0mg/L，如果F-1.0~1.5mg/L，易得黃斑病，如果F-4.0mg/L，則易得氟骨病。第3頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四工業(yè)用水指工業(yè)生產(chǎn)所使用的水，要求為不影響產(chǎn)品質(zhì)量，不損害設(shè)備、容器及管道，使用時也要經(jīng)過分析檢驗，不合格的水要先經(jīng)處理后才能使用。另外還有工業(yè)廢水，污染環(huán)境，必須符合一定的標(biāo)準(zhǔn)才允許排放。1.2水質(zhì)分析項目

水質(zhì)分析項目繁多，主要有以下幾類：物理性質(zhì)分析、金屬化合物分析、非金屬化合物分析和有機(jī)化合物分析。物理性質(zhì)分析項目主要包括：顏色、濁度、透明度、pH值、殘渣、礦化度、電導(dǎo)率等。第4頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四金屬化合物分析項目主要包括：總硬度、鉀、鈉、鐵、銅、鋅、鎳、錳、汞、鉛、鉻、砷、硒等。非金屬化合物分析項目主要包括：酸度、堿度、二氧化碳、溶解氧、氮(氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、總氮)、磷、氯化物、氟化物、碘化物、氰化物、硫化物、硫酸鹽、硼、可溶性二氧化硅等。有機(jī)化合物分析項目主要包括：化學(xué)需氧量、生化需氧量、總有機(jī)碳、礦化油、揮發(fā)性酚類、苯系物、多環(huán)芳烴、有機(jī)磷、苯胺類、硝基苯類、陰離子洗滌劑、各類農(nóng)藥等。不同用途的水，對水質(zhì)的要求各不相同，因此其分析檢測項目也有區(qū)別。第5頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四2工業(yè)用水分析

工業(yè)用水分析項目主要有：P173懸浮固形物和溶解固形物的測定

電導(dǎo)率的測定濁度的測定pH值的測定堿度的測定硬度的測定溶解氧的測定氯化物的測定硫酸鹽的測定磷酸鹽的測定銅含量的測定第6頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四2.1pH值的測定天然水pH6~9；生活飲用水國標(biāo)pH6.5~8.5；工業(yè)鍋爐用水pH7.0~8.5

pH值測定方法有目視比色法和酸度計測定法。2.1.1目視比色法標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液系列，測定時與水樣加入相同的酸堿指示劑進(jìn)行比較。2.1.2酸度計法先配制標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液，用配制標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液調(diào)節(jié)酸度計，再測定水樣。第7頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四2.2電導(dǎo)率的測定溶解于水的酸、堿、鹽電解質(zhì)成正、負(fù)離子，使電解質(zhì)溶液具有導(dǎo)電性，用us/cm表示。電導(dǎo)率儀測量范圍：0～104us/cm。氯化鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液：電導(dǎo)率與濃度及溫度有關(guān)。用于電導(dǎo)池常數(shù)的校正。測定時選用不同的電導(dǎo)池常數(shù)的電極。第8頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四2.3濁度的測定

水的濁度由泥沙、膠體物、有機(jī)物、浮游生物及微生物對透過光產(chǎn)生散射或吸收所產(chǎn)生。

濁度不是對水中顆粒物的直接量度，而是顆粒物對光的散射情況的量度。第9頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四2.3.1分光光度法福馬肼標(biāo)準(zhǔn)液：5.00mL10g/L硫酸肼和5.00mL100g/L六次甲基四胺反應(yīng)24h，用無濁度水稀釋至100ml的溶液，濁度為400度。配制一系列標(biāo)準(zhǔn)濁度溶液，用1cm比色皿于680nm處測吸光度；水樣在相同條件下測定。⑴、原理：以福馬肼懸濁液作標(biāo)準(zhǔn)，采用分光光度計比較被測水樣和標(biāo)準(zhǔn)水懸濁液的透過光的強(qiáng)度進(jìn)行測定。⑵、以福馬肼濁度標(biāo)準(zhǔn)液校準(zhǔn)散射光時，為NTU，透過光測定時，則為FTU。⑶、標(biāo)準(zhǔn)濁度液第10頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四2.3.2目視比色法(4.26)1mg硅藻土配成100ml溶液產(chǎn)生的濁度為1度。2.3.3常用濁度計手握式濁度計臺式濁度計第11頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四2.4懸浮固形物和溶解固形物(殘渣)的測定水樣中被某種過濾材料分離出來的固形物稱為懸浮固形物（可濾殘渣）。溶解固形物是指已被分離懸浮物后的濾液經(jīng)蒸發(fā)干燥所得的殘渣（不可濾殘渣）?？倸堅ü毯浚荷鲜龆咧汀堅臏y定值與很多因素有關(guān)如濾器孔徑、烘干溫度等。第12頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四2.4.1不可濾殘渣(懸浮物)的測定水樣用已在105~110℃干燥箱烘干并稱重的4＃過濾坩堝過濾，洗滌后同樣將坩堝可濾殘渣(溶解性固體)置于105~110℃干燥箱烘干至恒重。2.4.2可濾殘渣(溶解固形物)的測定將上述所得濾液蒸干，置于105~110℃干燥箱烘干至恒重。第13頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四2.5堿度的測定堿度是指水樣能接受H+的總量。能夠接受質(zhì)子的物質(zhì)很多：氫氧化物、碳酸鹽、磷酸鹽。測定方法有指示劑酸堿滴定法和pH電位滴定法。滴定劑一般用HCl標(biāo)準(zhǔn)溶液，根據(jù)測定時所用的酸堿指示劑不同，又分為酚酞堿度和甲基橙堿度(即總堿度)。二者終點產(chǎn)物不一定相同，以甲基橙為指示劑的堿度為總堿度。測定結(jié)果可以用強(qiáng)酸的消耗量表示，也可以用CaCO3的量來表示。P181第14頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四2.6硬度的測定水硬度是指水中鈣、鎂等金屬金屬化合物的含量，又分為鈣硬和鎂硬。水硬度分類：1＝10mgCaO/L0~44~88~1616~30>30很軟水軟水中等硬度硬水很硬水國家標(biāo)準(zhǔn)分析方法用EDTA滴定法測水硬度，用CaCO3(mg/L)表示硬度。

Ca、Mg+EBT=Ca-EBT、Mg-EBT紫紅色

Ca、Mg+Y=CaY、MgY無色 Ca、Mg-EBT+Y=CaY、MgY+EBT蘭色第15頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四2.7氯化物的測定可以用化學(xué)分析法、電位滴定法、離子色譜法測定，化學(xué)分析法簡便、快速，但終點判斷較難；電位滴定法適于有色或渾濁水樣；離子色譜法則可同時測多種陰離子，但儀器貴。莫爾法：在中性或弱酸性條件下，以K2CrO4作指示劑，用AgNO3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定。Ag++Cl-=AgCl(白)2Ag++CrO42-=Ag2CrO4(磚紅色)測定濃度范圍：5~100mg/L。缺點：指示劑用量影響誤差。第16頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四2.8硫酸鹽的測定硫酸鹽的測定有重量法、光度法和間接原子吸收法。重量法：利用生成BaSO4沉淀進(jìn)行測定。方法準(zhǔn)確度高，但操作繁瑣，費時。分光光度法：加BaCrO4試劑：BaCrO4+SO42-=BaSO4+CrO42-(黃色)在分光光度計上波長420nm處測吸光度。

間接原子吸收法：同樣是利用上述試劑和反應(yīng)，用原子吸收測鉻酸根(CrO42-)的量，可計算出硫酸鹽的量。第17頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四2.9磷酸鹽的測定磷酸鹽的測定主要利用磷鉬藍(lán)光度汪和磷釩鉬黃光度法。2.10溶解氧(DO)的測定指溶解于水是的分子狀態(tài)的氧。溶解氧的測定方法有碘量法、光度法和電化學(xué)探頭法。碘量法利用氧在堿性介質(zhì)中的氧化性，在水樣中加入堿性硫酸錳，使其被氧化，從而將溶解氧固定，再進(jìn)行測定。(P185~187)注意采樣時用虹吸管吸入采樣瓶，溢出立即加固定劑(MnSO4和堿性KI)。第18頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四2.11銅含量的測定的測定主要用光度法測定。國家標(biāo)準(zhǔn)分析方法用銅試劑光度法，該標(biāo)準(zhǔn)適用于地面水、地下水和工業(yè)廢水中銅的測定。在pH＝8~9的氨性溶液中，Cu2+與二乙基二硫代氨基甲酸鈉(銅試劑，DDTC)反應(yīng)生成黃色絡(luò)合物，用CCl4萃取，在波長440nm處測定吸光度。

鐵、錳、鎳和鈷等也與二乙基二硫代氨基甲酸鈉生成有色絡(luò)合物，干擾銅的測定，但可用EDTA和檸檬酸胺掩蔽消除。對含有機(jī)物或懸浮物的水樣，應(yīng)加硝磷酸后在電熱板上加熱消解。第19頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四3

工業(yè)污水分析工業(yè)生產(chǎn)所排放的廢水，大多含有對人體或?qū)Νh(huán)境有害的成分，需經(jīng)過分析檢驗，符合一定的標(biāo)準(zhǔn)之后，才允許排放，不同廠礦排出的廢水含有不同的污染物，需根據(jù)污染源確定檢測項目。污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（ＧＢ8978-1996）中規(guī)定了13種第一類污染物和56種第二類污染物。

第20頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四3.1高氯廢水中化學(xué)需氧量(COD)的測定

COD：在一定條件下，用氧化劑滴定水樣時所消耗的量，與氧化劑種類、濃度、溫度、時間、催化劑等有關(guān)。

CODCr：以K2Cr2O7為氧化劑，用于工業(yè)廢水測定。CODMn：以KMnO4為氧化劑，用于清潔地面水和飲用水測定。但高氯廢水中高濃度的Cl-可以被K2Cr2O7氧化，在酸性條件下也能被KMnO4氧化，故需用氯氣校正法或碘化鉀堿性高錳酸鉀法進(jìn)行測定。第21頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四3.1.1氯氣校正法CODCr方法原理：強(qiáng)酸性溶液中，用重鉻酸鉀氧化水樣中的還原性物質(zhì)，過量的重鉻酸鉀以試亞鐵靈(1,10-鄰二氮菲)為指示劑，用硫酸亞鐵銨溶液回滴，根據(jù)所耗重鉻酸鉀的量算出水樣中的表觀COD，結(jié)果以O(shè)2的mg/L表示。氯氣校正法是在加重鉻酸鉀的同時加入硫酸汞，在測定表觀COD后對水樣中未與Hg2+絡(luò)合而被氧化的那部分Cl-所形成的Cl2導(dǎo)出，用NaOH溶液吸收后加入KI，調(diào)節(jié)酸度后以淀粉為指示劑，用Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，從而計算出Cl-與反應(yīng)所消耗重鉻酸鉀的量，并換算成以O(shè)2的mg/L表示，再從表觀COD值中扣除該校正值，即為水樣中的COD。第22頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四3.1.2碘化鉀堿性高錳酸鉀法CODMn方法原理：在酸性、加熱條件下，加過量的KMnO4標(biāo)準(zhǔn)液，使水中的還原性物質(zhì)氧化完全，剩余的KMnO4用過量的Na2C2O4還原，再用KMnO4標(biāo)液滴定。若水樣中Cl-含量＞300mg/L應(yīng)改在堿性條件下進(jìn)行氧化：4MnO4-+3C+3H2O＝4MnO2+3CO2+4OH-剩余的KMnO4加過量的KI，調(diào)節(jié)酸度后以淀粉為指示劑，用Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，計算出消耗高錳酸鉀的量，并換算成以O(shè)2的mg/L表示，即為該水樣中的化學(xué)需氧量CODOH-KI。第23頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四3.2揮發(fā)酚的測定(4.29)酚類化合物是一種原型質(zhì)毒物，對一切生活個體都有毒殺作用。能使蛋白質(zhì)凝固，所以有強(qiáng)烈的殺菌作用。其水溶液很易通過皮膚引起全身中毒；其蒸氣由呼吸道吸入，對神經(jīng)系統(tǒng)損害更大。冶金、塑料、制藥、農(nóng)藥等工業(yè)都會有較高濃度的含酚廢水。揮發(fā)酚是指沸點在230℃以下的一元酚。較低含量時用光度法測定，較高含量時用溴化滴定法測定。3.2.1蒸餾－4-氨基安替比林光度法

本方法適用于飲用水、地面水、地下水和工業(yè)廢水中揮發(fā)酚的測定測定范圍為0.002~6mg/L。濃度低于0.5mg/L時采用氯仿萃取法；濃度高于0.5mg/L時采用直接分光光度法。

第24頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四3.2.1.1氯仿萃取法用蒸餾法使揮發(fā)性酚類化合物蒸餾出并與干擾物質(zhì)分離，由于酚類化合物的揮發(fā)速度是隨餾出液體積而變化，因此餾出液體積必須與試樣體積相等。被蒸餾出的酚類化合物于pH＝10.0±0.2的介質(zhì)中，在鐵氰化鉀存在下與4氨基安替比林反應(yīng)，生成橙紅色的安替比林染料，用氯仿可將此染料從水溶液中萃取出并在460nm波長測定吸光度，結(jié)果以含苯酚mg/L表示。在樣品采集現(xiàn)場應(yīng)檢測有無游離氯等氧化劑存在，如有發(fā)現(xiàn)應(yīng)及時加入過量FeSO4除去。采集后樣品應(yīng)及時加HAc酸化至pH~4.0，并加適量CuSO4以抑制微生物對酚類的生物氧化作用，同時應(yīng)將樣品冷藏，在采集后24h內(nèi)進(jìn)行測定。第25頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四3.2.1.2直接比色法同樣用蒸餾法使揮發(fā)性酚類化合物蒸餾出，被蒸餾出的酚類化合物于相同條件下與與4氨基安替比林反應(yīng)，顯色后30min內(nèi)于510nm波長處測量吸光度。

在樣品采集現(xiàn)場應(yīng)檢測有無游離氯等氧化劑存在，如有發(fā)現(xiàn)應(yīng)及時加入過量FeSO4除去。采集后樣品應(yīng)及時加HAc酸化至pH~4.0，并加適量CuSO4以抑制微生物對酚類的生物氧化作用，同時應(yīng)將樣品冷藏，在采集后24h內(nèi)進(jìn)行測定。第26頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四3.3鉻的測定存在形式：Cr(Ⅵ)、Cr(Ⅲ)

六價鉻的毒性比三價鉻幾乎大100倍。鉻的化合物常以溶液、粉塵或蒸汽的形式污染環(huán)境，危害人體健康，可通過消化道、呼吸道、皮膚和黏膜侵入人體。鉻對人體的毒害為全身性的，對皮膚熟膜的刺激作用，引起皮炎、濕疹，氣管炎和鼻炎，引起變態(tài)反應(yīng)并有致癌作用，如六價鉻化合物可以誘發(fā)肺癌和鼻咽癌，對人的致死量為5克。六價鉻會在人體產(chǎn)生蓄積。第27頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四鉻的測定常用原子吸收分光光度法、紫外可見分光光度法。樣品的預(yù)處理：若樣品不含懸浮物，為低色度的清潔水樣，可直接測定。對于渾濁、色度較深的樣品：過濾、稀釋。第28頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四3.3.1Cr(VI)的測定試樣在H2SO4溶液中與二苯碳酰二肼作用，產(chǎn)生紫紅色絡(luò)合物，在540nm波長處有強(qiáng)烈吸收，摩爾吸光系數(shù)為4×104，檢測范圍：0.004~1mg/L。顯色酸度0.025~0.15mol/LH2SO4介質(zhì)。酸度小顯色慢，酸度高絡(luò)合物不穩(wěn)定。顯色時間5~15min。3.3.2總鉻測定試樣加KMnO4，將Cr(Ⅲ)轉(zhuǎn)化為Cr(VI)，再加二苯碳酰二肼進(jìn)行顯色。過量KMnO4對測定有干擾，加NaNO2分解(過量NaNO2用尿素處理)

第29頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四3.4鉛的測定鉛是可在人體及動植物組織內(nèi)蓄積的有毒元素，含鉛廢水主要源于蓄電池、冶金、電鍍等企業(yè)。鉛的測定廣泛采用原子吸收分光光度法和雙硫腙分光光度法，也可以用陽極溶出伏安法和示波極譜法。3.4.1雙硫腙分光光度法在pH＝8.5~9.5的氨性檸檬酸鹽-氰化物的還原介質(zhì)中，鉛與雙硫腙反應(yīng)生成紅色螯合物，用三氯甲烷）(或四氯化碳)萃取后，在波長510nm處比色測定。鐵、銅、鋅等離子的干擾通過加入檸檬酸銨、氰化鉀和鹽酸羥胺等消除。第30頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四3.4.2原子吸收分光光度法分析線：283.3nm火焰原子吸收法：貧燃空氣-乙炔火焰測定范圍：0.3~10mg/L石墨爐原子吸收法：最低檢出限為0.003mg/L3.4.3示波極譜法

在鹽酸-乙酸鈉(pH~0.65)-抗壞血酸溶液中，通過線性變化的電壓，鉛可在滴汞電極(DME)上還原或氧化，在示波極譜圖上產(chǎn)生特征還原峰(電流)或氧化峰(電流)，在相應(yīng)的電流-電壓曲線圖上求出試液中鉛的含量。

第31頁，共34頁，2023年，2月20日，星期四3.5